VÝŽIVA hraje roli v mnoha typech onemocnění včetně nádorových a to řadou různých mechanizmů. Je prokázáno, že vysoký příjem kalorií a tvorba tukových zásob je rizikovým faktorem. Příjem, absorpce a metabolismus velkého množství potravy vyžaduje oxidatívni metabolismus a produkuje více reaktivních kyslíkových radikálů, které poškozují DNA a mají další negativní dopady na metabolismus. Ukázalo se, že příjem tuků, zejména živočišných zvyšuje riziko kardiovaskulárních a nádorových onemocnění. Epidemiol, studie předpokládají pozitivní korelaci mezi příjmem tuků a nádory prsu, kolonu a prostaty. Navzdory dlouhé historie studií tuků a nádorů, zůstává řada protikladů. Ukazuje se, že nejen kvantita, ale i kvalita hraje důležitou roli a že se zde uplatňují i tuky rostlinné a rybí olej, zejména vysoce nenasycené mastné kyseliny (PUFAs) tříd n-3, n-6, olivový olej atd. Kromě nutričního účinku hrají lipidy strukturální a regulační úlohu s významným dopadem na fyziologické funkce organismu a představují tedy mnohem více, nežli jenom zdroj energie. Imbalance v lipidovém metabolismu hraje roli u mnoha závažných onemocnění. Vysoká hladina cholesterolu je spojena s kardiovaskulárními chorobami, které jsou nejčastější příčinou úmrtí v populaci. Lipidy produkované buňkami imunitního systému jsou zahrnuty v zánětlivých onemocněních jako je revmatoidní artritída, sepse, astma, zánětlivé onemocnění střeva. Lipidy hrají úlohu také v Alzheimerově nemoci a nádorových onemocněních. LIPIDY (lipos, tuk) Látky biologického původu rozpustné v org. rozpouštědlech, částečně rozpustné nebo nerozpustné ve vodě. Tuky, oleje, některé vitamíny, hormony a nebílkovinné složky membrán. Zatímco proteiny jsou geneticky determinovány, složení lipidů v organismu je ovlivňováno příjmem z potravy Mastné kyseliny - karboxylové kyseliny s dlouhými uhlovodíkovými řetězci. V přírodě většinou v esterifikované formě. Ve vyšších rostlinách a živočiších převládají MK s 16 a 18 C (palmitová, olejová, linolová, stearová) Více než polovina rostlinných a živočišných MK jsou nenasycené Zdroje tuku živočišné a rostlinné Mastné kyseliny ► s krátkým řetězcem - 6-12 C (SCFA) kys. máselná,propionová ► nasycené - 12 a více C kys. palmitová, stearová ► mononenasycené -16al8C, 1 dvojná vazba kys. palmitoolejová, olejová ► polynenasycené (PUFA) - 18 a více C, 2 a více dvojných vazeb kys linoleová, alfa-linolenová - esenciální MK Fats and fatty acids f Saturated fats Animal fats, butter, lard Polyunsaturated fats f Monounsaturated fats } T Omega 3 fatty acids Eicosapentanolc acid: fish, shellfish Docosahexanoicacid: fish, shellfish «linolenicacid: flaxseed, soybean, walnut, rapeseed oils Omega 6 fatty acids Corn oil Safflower oil Sunflower oil Omega 9 fatty acids Olive oil Avocados Peanuts Almonds Fig 2 Fatty acids are saturated, monounsaturated, or polyunsaturated. Two types of polyunsaturated fatty acid exist—the omega 6 and the omega 3 fatty acids. The omega 6 fatty acids are available mainly from vegetable oils. Three types of omega 3 fatty acid exist: a linolenic acid is available from certain plants but eicosapentanoic acid and docosahexanoic acid must be obtained from marine sources VYSOCE NENASYCENÉ MASTNE KYSELINY (Polyunsaturated fatty acids - PUFAs) - mastné kyseliny s 18 a více C a 2 i více dvojnými vazbami. Tři hlavní skupiny PUFAs: n-3 (omega-3), n-6 a n-9, podle polohy dvojné vazby nejbližší ke koncovému metylovanému uhlíku. Tyto jsou metabolizovány stejným i«Miiamiaii»siíraiimi^Jimii»ií^^iiiiÉHiMiiiÉii^wMmiii>{fMiiiiiiKaiKA^iii^ NOMENKLATURA: Např. kyselina arachidonová, 20:4, n-6 20 - počet uhlíků 4 - počet konjugovaných dvojných vazeb n-6 - poloha první dvojné vazby od metylovaného konce molekuly Téměř všechny dvojné vazby jsou ve víceméně stabilní cis - konfiguraci. Živočichové nedovedou syntetizovat n-3 a n-6 PUFAs de novo ani nedovedou přeměnit jednu sérii v druhou. Tyto PUFAs jsou životně důležité jako složka všech membrán a permeabilní bariéry pokožky a jako prekursory eikosanoidů a s nimi souvisejících látek, které hrají důležitou regulační úlohu ve tkáních. Protože nemohou být de novo syntetizovány a jsou tak důležité jsou nazývány I DM MM« El WM IM EKM Mď I vitamíny. Zdrojem jsou rostlinné tuky (zejména n-6 PUFA) a rybí tuk (n-3 PUFA) Kyselina arachidonová (AA, 20:4, n-6) je zdrojem eikosanoidů (prostaglandin^ leukotrieny) uplatňujících se u různých nádorů. V experimentálních systémech prokázán často podpůrný účinek pro vznik a rozvoj nádorů \\\M M \ WPMé ľft WTM EPA a DHA (n-3) z rybích olejů inhibují metabolismus AA V experimentálních systémech prokázán často inhibiční účinek pro vznik a rozvoj nádorů DIETARY LINOLEN ATE (% OF CALORIES) DIETARY LINOLEATE (% OF CALORIES) Účinky dietetické hladiny alfa-linolenové kyseliny na obsah jejích metabolitů v jaterních lipidech 2 3 4 5 6 7 ex- Linolenicacid, % of calories ri-äor C-I3 n ortťí C-9 í A9> CM of u f 1 Linukic Acid (18 carbons : 2 rioubk bonds, rf-G) n-3 or C-16 JC-15 \/^=O=:Cc=0\/s/^ ^ OH . (-\ inolcnic Acid {IK:3, rt-$\ Omega 6 fatty acids CH, Omega 3 fatty a c ids wwwvwv CH, I COOH C18:2n-6 Linoleic acid ►AAAAMAra0H CH3 C00H C18:3n-3 a linolenic acid \ wwwwwv\mnu COOH A C20:4n-6 Arachidonic acid v v w w w w w \CO0H C22:5n-6 Docosapentanolc acid CH Marine derived A C20:5n-3 Eicosapentanoic acid (EPA) COOH COOH CH, C22:6n-3 Docosahexanoic acid Fig 3 Structures of the two classes of polyunsaturated fatty acids. The omega 3 fatty acids have their first double bond at the third carbon molecule from the methyl (CH3) end of the fatty acid, whereas the omega 6 fatty acids have their first double bond at the sixth carbon molecule. The chemical names for each fatty acid are also given: the number of carbon atoms is given first, followed by the number of double bonds and the position of the first double bond. Omega 6 linoleic acid can be desaturated in certain plants to form omega 3 u linolenic acid. Whereas linoleic acid is mainly converted into arachidonic acid, u linolenic is elongated and desaturated into eicosapentanoic acid and then docosahexanoic acid aWwwvw\ COOII CH. 18:2n-6 ^ Linoleic acid a-linolenic acid \ A6 desaturase ▼ 18:3n-6 \ E longa s e WtAA^VvV000" 20:3«-6 Dihomo-y-linolenic acid (DGLA) i:3n-3 ^A/bWA CH, COOH 18:4n-3 20:4n-3 20:4n-6 A5 desaturase J, 20:5n-3 cVaaaa^a 20:4n_6 20:5n_3 /www^aa'v tW tH> COOJI Arachidonic acid (AA) Eicosapentaenoic acid (EPA) I Elongase 1 22:4n-6 22:5n-3 Elongase, A6 desaturase and \ peroxisomal ß-oxidation \ cVWAAAA^/'OÜH É .......'C0OH 22:5n-6 Docosapentaenoic acid (DPA) 22:6n-3 /WWWWWWV CHT Docosahexaenoic acid (DHA) Figure 1. Fatty acid metabolism of essential fatty acids of the n-6 and n-3 series via the elongation-desaturation pathway (based on data reviewed in [1]). IT Phospholipids lacking omega-3 fatty acids t Phospholipids containing omega-3 fatty acids Dietary omega-3 fatty acids incorporate into cell membranes Modulation of bioactive lipid mediators Signalling molecules (cytokines, etc*) Omega-3 fatty acid-derived signalling molecules ALtered membrane protein activity Signalling molecules Modified protein expression Figure i: Cell membrane showing omega-3 fatty acids incorporated into the phospholipid b i layer. Omega-3 f"at*y ^cids can modify gene and p rot e i n ex p re ss ionř m od n I ate m e m b r a n e protein activity and act as a reservoir for bioactive molecules. Původ n-3 and n-6 nenasycených mastných kyselin, biosynteza eikosanoidů z kys. arachidonove a eikosapentaenové PUKNT METABOLISM Acetyl-CoA t Plastids Oleic acid i Endoplasmic reticulum ,COOH Llnoleic acid ((o -6) v Chloroplast H3 C vc^ä^vavavav/ COOH a-Linolenic acid (co-3) w Marine algae ! Plankton I Fish H3C>^v^^^vvCOOH Eicosapentaenoic acid 1 Marine algae T Plankton I Fish vegetable foods \ \ marine foods COOH Docosahexaenoic acid MAMMALIAN METABOLISM COOH Arachidonic acid 02—4 Leukotrienes 4 Leukotrienes 5 02 A H3CWVWW Eicosapentaenoic acid COOH. Prostaglandin G 2 o2 O \A^wv CH3 ° J ^OH V PG I 2 TXA 2 PG I 3 (TXA3) °2 o\ / V fc|/>r~/VN COOH *" | V^V*3^ CH3 O \)H Prostaglandin G 3 Relativní procento různých mastných kyselin v potravě a změny způsobené průmyslovým zpracováním potravin 5 40r- 30 <0 20 ^ 10 Hunter-Gatherer Agricultural Industrial Total Fot „*." Saturated__________ L L 1 1 Mx10*yean) (-10,000 y«on) 1800 TIME (years) 1900 J 2000 Tab. 24. Obsah mastných kyselin v tucích obilovin a luštěnin (Davídek a kol.t 1983) Mastná kyselina L - . , Počet C : dvoj. vazbám Obsah % z veškerých mastných kyselin Pšenice Žito Oves Rýže Sója Palmitová Stearová Olejová Linolová E Linolenová E 16:0 18:0 18:1 18:2 18:3 14-17 1 - 3 20-45 40-50 2 - 3 2 - 6 3 - 8 18-35 48-61 1 - 2 10 2 59 ! 31 o 13- 16 1 - 2 42-52 29-40 stopy 7_1° I 2-5 22 - 30 50 - 60 5-9 E = esenciální (nezbytné) Tab. 23. Obsah mastných kyselin v důležitých rostlinných olejích (Davidek a kol., 1983) Mastná kyselina Počet C : dvoj. vazbám Obsah % z veškerých mastných kyselin Sójový oíej Slunečnicový Olivový Podzem-nicový Repkový R. bezeruk. Myristová Palmitová Stearová Arachová Palmitoolej. Olejová Ikosenová Eruková Linolová E Linolenová E 14:2 16:0 i 18:0 20:0 16:1 18:1 20:1 22:1(13) 18:2 18:3 0-0,2 7-10 2 - 5 0,2-1.0 0,0-0,5 22 - 30 0 0 50-60 5-9 0,1 -0,3 3,5-7,5 2,4-3,0 0,5-0,7 0,2-1,0 30-39 0 0 46-65 0-0,8 0-0,2 11 -14 2-3 0,1 -0,4 0,2 - 0,6 70-78 0,1 -0,4 0 5-12 0,2 - 0,8 I 0,3 - 0,5 6-12 2,8-6,3 1,6-2,8 0,9 - 2,4 42-72 0 0 13-33 0,5-5,0 0,1 -0,3 2,5-4,2 0,2 - 1.0 0,2 - 0,5 0,1 -1,3 9,1 -12,5 6.1 -9,5 i 45-64 8,2-15,9 5,1 -11,6| 0^2 4,0 - 5,2 0,9 -1,8 0,9-1,2 0,2 - 0,4 54-60 0,3 - 3.8 0,3-0,6] 19-25 I 8- 11 E = esenciální (nezbytné) v našich podmínkách do 5 % TABLE I Amounts of total fat (fatty acids), ťr-linolenic acid (a-LNA), eicosapentaenoic acid (EPA), docosahexaenoic acid (DHA), linoleic acid (LA), and araehidonie acid (AA) and ratios ol'n-1 to n-6 fatty acids in selected species of fish and iti meat' Total tat n-3 ];atly acids n-6 I :att\ acids a-l.NA [•:i\\ DMA LA A A n-3:n-6 laity acids g/lOOg g/100g .-i 100 g Rsh treska Codh At]antic 0.7 ľľ 0.06(13.2) 0.17(34.4) Tr 0.02 (4.6) 11.11 HaddiiĽk 0.6 IT 0.05(12.2) 0.10(24.4) 0.01 (2.4) 0.01(2.4) 7.67 sled' Herring, Baltic 9.3 0.29(3.5) 0.56 (6.7) 0.83 (9.9) 0.54(6.5) 0.03 (0.4) 2.94 Herring, Pacific 18.5 0.32(1.9) 1.03(6.2) 1.63(9.8) 0.43 (2.6) 0.07(0.4) 5.88 makrela Mackerel, Atlantic 16.0 0.29 (2.0) 0.89(6.2) 1.56(10.8) 0.30(2.1) 0.07 (0.5) 7.14 okoun [Vrch, all varieties 1.3 0.01(1.6) 0.08 (8.7) 0.19(21.4) 0.02(2.1) 0.05 (6.0) 4.00 štika Pike 0.7 0.01(1.1) 0.04(7.6) 0.16(33.0) 0.01 (2.2) 0.02 (3.7) 7.14 losos Salmon, Atlantic 12.0 0.18(1.7) 0.49 (4.5) 1.33(12.3) 0.41(3.8) 0.11(1.0) 3.85 Salmon, Pacific 5.2 0.05(1.1) 0.63(13.5) 0.88(18.9) 0.07(1.6) 0.03 (0.7) 16.67 Sardines, in tomato sauce 14.8 0.22(1.6) 1.24(8.8) 1.77(12.6) 0.22(1.6) 0.06 (0.4) 11.11 pstruh Trout, rainbow 9.6 0.15(1.7) 0.60 (7.0) 1.76(20.4) 0.41 (4.8) 0.07 (0.8) 5.26 Tuna, in water 1.2 0.01(1.6) 0.09(11.3) 0.16(19.4) 0.01(1.6) 0.03(3.2) 6.67 Meat kuřecí Chicken, no skin 3.1 0.02 (0.9) 0.01 (0.3) 0.01(0.6) 0.30(12.2) 0.01(0.5) 0.13 hovězí licet, steak 8.8 0.03 (0.3) Tr Tr 0.18(2.1) 0.03 (0.4) ii 14 vepřové Pork, fillet 1.6 0.01 (0.5) Tr 0.01 (0.4) 0.12(8.1) 0.01(0.5) 0.25 i All values are a, percentage oi total Administration Database í 152), tatty acids in parentheses. Tr. trace (<0,005 g/100 g). Tlie data for meat arc from the Swedish National food Celkové n-3 kyseliny vs. celkové n-6 kyseliny ve fosfolipidech v plasmě u 10 populací 15 10 h CD B o I- 25 30 35 40 45 Total cj6,% Omega 3 PUFAs a kardiovaskulární onemocnení Fig 1 Greenland Inuit gutting a seal in the early 1900s. Their diet consisted largely of fish, whale, seal, and walrus, resulting in a high intake of omega 3 fatty acids. Copyright Arctic institute. ííseci with permission from Lett Vanggaard. Arctic institute INCREASING AGE Arterial fatty streak Atherosclerotic plaque Plaque rupture and thrombosis Coronary arteries Carotid or basi liar arteries HEART ATTACK STROKE Figure 8 The interrelated pathologies of coronary heart disease and stroke (adapted from Sanders & Emery 2003). patient-oňeníed research Higher plasma docosahexaenoic acid is associated with reduced progression of coronary atherosclerosis in women with CAD Abstract Fish intake, eicosapentaenoic acid (EPA), doco-ArjaT. Erkkfla,1-* Nimpa r. Maiihan/ David m. Hcrringu sahexaenoic acid (DHA), and in some cases ot-linolenic acid school of Public Health and ainicai Nutrition,* Univcmty of r- (ALA) have been associated with reduced risk of cardiovas- Nutrition Laboratory,Ť Joan Mayer United States Department of ŕ t m Center on Aging at TirfLs Univcrsiiy, Boston, MA; and Dcpartmcr CUlar eVeiltS aild death* The aSSOCiatlOll between 11-3 fatty Wake Forest Universit II Medieine, Wínston-Salern, NC acids jn plasma lipic|s and the pr0greSSÍ011 of COrOfiaiV artery atherosclerosis was assessed among women with established coronary arten7 disease (CAD), A prospective cohort study involved postmenopausal women (n ~~ 228) participating in the Estrogen Replacement and Atherosclerosis Trial* Quantitative coronary angiography was performed at baseline and after 3*2 ± 0*6 (mean ± SD) years* Women with plasma phospholipid (PL) DHA levels above the median, compared with below, exhibited less atherosclerosis progression, as expressed by decline in minimum coronary arten7 diameter (-0*04 ± 0*02 and -0*10 ± 0*02 mm, respectively: P = 0*007) or increase in percentage stenosis (1*34 ± 0*76% and 3*75 ± 0*74%. respectively: P = 0*006). and had fewer new lesions [2*0% (0*5-3*5%) of measured segments (95% confidence inten^al) and 4*2% (2*8-5*6%). respectively; P = 0*0091 after adjustments for cardiovascular risk factors* Similar results were obsenred for DHA in the triglycerides (TGs)* EPA and ALA in plasma lipids were not significantly associated with atherosclerosis progression*Efl Consistent with higher reported fish intake, higher levels of plasma TG and PL DHA are associated with less progression of coro-nary atherosclerosis in postmenopausal women with CAD*— binj com Downloaded from brnj.conn on 19 December 2006 Risks and benefits of omega 3 fats for mortality, cardiovascular disease, and cancer: systematic review Lee Hooper, Rachel L Thompson, Roger A Hairisorv Carolyn D SummerbelL Andy R Nessľ Helen J Moore, Helen V Worthington/Paul N Durringtoir Julian P T Higgins, Nigel E Capps: Rudolph ARiemersma, Shah B J Ebrahim and George Davey Smith BMJ 2006;332:752-760; originally published online 24 Mar 2006; doi: 10.1136/bnij.38755.366331.2F Updated information and services can be found at: http:/y bmj.com/cgi/content/full/332/7544/752 Systematic review of the effects of n-3 fatty acids in inflammatory bowel disease1-4 Catherine H MacLean, Walter A Mojicü, Sydne. J Newberr.; James Penchctiz. Reim Hase.nfeW Garland, Wenli Tu, Lata G Hilton, Ian M G m Inek. Sha?ttior Rhodes, Puja Khotma, and Salh C Morron Reprod. Nutr. De v. 44 (2004) 273-282 273 © INRA, EDP Sciences, 2004 DOT: 10.10.S1/rrid:?0040.^4 Review article Alteration of polyunsaturated fatty acid status and metabolism in health and disease Nicolas ZAMARIA* Laboratoire de Biologie Médicale, 49 avenue de Versailles, 75016 Paris, France Abstract - Essential polyunsaturated fatty acids (PUFA) cannot be synthesised in the body and must be ingested by food. A balanced intake of both n-6 and n-3 PUFA is essential for good health. PUFA are the basic constituents of phospholipid membranes and determine cellular membrane fluidity and modulate enzyme activities, carriers and membrane receptors. They are also precursors of active metabolites known collectively as eicosanoids (prostaglandins, prostacyclins, thromboxanes and Leukotrienen which regulate our cellular functions. Studies indicate that n-3 PUFA have anti-inflammatory , antithrombotic, antiarrhythmic actions and immuno-modulating properties. Erythrocyte fatty acid status is a reflection of dietary fat intake. It also explores PUFA metabolism and gives information about the integration of these fatty acids into cellular membranes. Thus, erythrocyte fatty ac id an a 1 y si s can de tec t PUFA i n suffie ie nc ie s a n d i m b a 1 a n ce s fro m t h e d i et, bu t al so me tabol i c ab n or-malities and lipid peroxidation. It can be helpful in the prevention and the control of chronic diseases in which PUFA alterations have been observed as coronary beLnt diseases, hypertension, cancer, diabetes, inflammatory and mito-immune disorders, atopic eczema, Alzheimer dementia, major depression, schizophrenia, multiple sclerosis, etc. Summary points Coronary heart disease is still the most common cause of death in the United Kingdom Omega 3 fatty acids from fish and fish oils can protect against coronary heart disease There is evidence to support die use offish ot fish oil supplements after myocardial infarction The mechanisms by which fish oils confer then benefits are not fully understood Unravelling these mechanisms may identify novel therapeutic targets and could help guide the development of future treatments for coronary heart disease Future trials may identify other patients who could benefit, such as those with stable angina, risk factors foT coronary heart disease, or left ventricular dysfunction Box 1: Possible mechanisms of action of omega 3 fatty acids • Antiarrhythmic • Antithrombotic • Antiatherosclerotic • Anti-inflanimatory • Improves endothelial function • I .owers blood pressure • Lowers h i^lyeciide concentrations Box 2: Recommendations for intake of omega 3 fatty acid • Patients without documented coronary heart disease: Eat a variety of (preferably oily) fish at least twice weekly. Include oils and foods rich in a linolenic acid • Palients with documented coronary heart disease: Consume 1 g of eicosapentanoic and docosahexanoic acid daily preferably from oily fish. Supplements could be considered in consultation with a doctor • Patients with hypertriglyceridaemia: Take 2-4 g of eicosapentanoic acid and docosahexanoic acid daily provided as capsules under a doctor's care These are the recommendations of the American Heart Association.23 Arch Neurol. 2006 Oct;63(10):1402-8. Omega-3 fatty acid treatment in 174 patients with mild to moderate Alzheimer disease: OmegAD study: a randomized double-blind trial. Freund-Levi Y, Eriksdotter-Jonhagen M, Cederholm T, Basun H, Faxen-Irving G, Garlind A, Vedin I, Vessby B, Wahlund LO, Palmblad J. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2006 Oct-Nov;75(4-5):299-308. Epub 2006 Sep 8. Omega-3 fatty acid status in attention-deficit/hyperactivity disorder. Antalis CJ, Stevens LJ, Campbell M, Pazdro R, Ericson K, Burgess JR. Diabetológia. 2007 Feb;50(2):250-8. Epub 2006 Nov 21. Meta-analysis of the effects of n-3 polyunsaturated fatty acids on haematological and thrombogenic factors in type 2 diabetes. Hartweg J, Farmer AJ, Holman RR, Neil HA. Br J Nutr. 2006 Jul;96(l): 182-90. The effect of docosahexaenoic acid and folic acid supplementation on placental apoptosis and proliferation. Klingler M, Blaschitz A, Campoy C, Cano A, Molloy AM, Scott JM, Dohr G, Demmelmair H, Koletzko B, Desoye G. Neurobiol Aging. 2006 Nov;27(ll): 1694-704. Epub 2005 Oct 26. Dietary intake of unsaturated fatty acids and age-related cognitive decline: a 8.5-year follow-up of the Italian Longitudinal Study on Aging. Solfrizzi V, Colacicco AM, D'Introno A, Capurso C, Torres F, Rizzo C, Capurso A, Panza F. Melanoma growth is reduced in fat-1 transgenic mice: Impact of omega-6/omega-3 essential fatty acids Shuhua Xla*. Yin Lu1", Jingdoncj Wang*, Chengwel He*.. Song HongŤ, Charles N. SerhanŤ, and Jlng K. Kang** '"Department of Medicine, MassachLEetk Genera I Hctpftal, and Harvard Medical School, Boston, MA 02114; and center Tor Experimental Thera peutlcs and Reperfuslon Injury. Brig ham and Women's Hospital, Harvard Medical School Bostoa MA 02115 An important nutrition-al question as to whether the ratio of omega-ó {n-6) to omega-3 {n-3) fatty acids plays a role in tu mori -genesis remains to be clarified in well qualified experimental models, The recently engineered fat-1 m ic ej -which -ca n convert n-6 to n-3 fatty acids and have a ba lanced ratio of n-fi to n-3 fatty acids in their tissues and organs independent of diet, allow carefully controlled studies to be performed in the absence of potential confounding factors of diet and therefore are a useful model for elucidating the rol e of n-6/n-3 fatty ac id ratio in tumorigenesiSL We implanted mouse melanoma B1& cells into transgenic and WT littermates and examined the incidence of tumor formation and tumor growth rate- The results showed a dramatic reduction of melanoma formation and gro-wth in fat-1 transgenic mice. The leve I of n-3 fatty acids and their metabolite p-rostaglandin Es (PGE^} were much hicjher (but the n-ó/n-3 ratio is much lower) in the tumor and surrounding tissues of fat-1 mice than that of WT animals. The phosphatase and ten s in homolog ue deleted on the chromosoine 10 {PTEN} gene was significantly up-regulated in the fat-l mice- in wtjd experiments showed that addition of the n-3 fatty acid eicosapentaenoic acid or P-GE3 inhibited the growth of Bl&cell line and increased the expression of PTEN,-which could be partially attenuated by inhibition of FGEg production suggesting that PGE5 may act as an antitumor mediator These data demonstrate an anticancer (a nti m el a noma} effect of n-3 fatty acid 5 through, at least in partr activation of PTEN pathway mediated by PGEg. Table 2 Fat in the diet (g fat/100 g food) ds-PUFA g/IOOg Total fat MUFA _____________ g/IOOg g/IOOg ,n-3 n-6 Cod liver oil 99,9 44,60 24,40 3.50 Olive oil 99.9 73.00 0.70 7,50 Vegetable oil (blended) 99.9 53.20 6.50 23.26 Margarine 84.4 19.92 1,29 8.33 Butter 82.2 18.46 1,41 2.27 Polyunsaturated spread 68.5 15.12 0.16 33.40 Peanuts 46.0 22.03 0.35 12,75 Cheese (cheddar) 32.7 7,14 0.99 0.77 Chocolate (milk) 30.7 9.45 0.09 1,02 Biscuits (digestives) 20.3 7.37 0.09 1 ,'?.■::. Avocados 19.3 14,50 0,07 1,16 Cream (single) 19.1 4,54 0,1 1 0.49 Cakes (sponge) 16,7 5,51 0.31 0.81 Eggs 1 1.2 4.31 0.08 1.61 Chips 1 1,0 2.69 0.01 0.16 Lamb (raw, lean) 8.0 2.58 0,16 0.28 Oil-rich fish, e.g. salmon 7.8 3.23 1,85 0.27 Beef (raw, lean) 4.3 1.76 0,07 0.17 Pork (raw, lean) 4,0 1.50 0.09 0,61 Whole milk 4,0 0.93 0.02 0,10 Chicken (white meat) 3.7 1,58 0.13 0.60 Yogurt (whole milk) 3.0 0.71 0.05 0.07 White bread 1.9 0.25 0,04 0.62 Semi-skimmed milk 1,7 0.39 0.01 0.05 White fish, e.g. cod 0.7 0,08 0.26 0.02 Source: FSA (2002). MUFA, mono unsaturated fatty acid; PUFA, polyunsaturated fatty acid, Table I I Percentage contribution of the main sources of fat intake in the UK adult diet Total fat SFA üuns-PUFA MUFA n-3 PUFA íi-6 PUFA M F M F M F M F M F M F Cereals & cereal products 19 20 17 19 25 2í. 17 18 17 16 20 20 Milk & milk products 14 15 2? ic. 15 16 9 II 4 4 2 3 Fat spreads 12 II 12 II 19 17 12 1 1 7 6 15 12 Meat & meat products 2C. 20 2C. 19 2:: 18 30 24 19 14 20 16 Fish & fish dishes 3 4 2 2 3 3 3 4 13 16 4 5 Potatoes & savoury snacks 10 10 7 7 7 •r, 1 1 12 17 16 13 13 Source: Henderson et al. (2002). M, male; R female; MUFA, monounsatunated fatty acid; PUFA polyunsaturated fatty acid; SFA, saturated fatty acid. Table I 2 Percentage contribution of the main sources of fat intake in the diet of UK children Total fat SFA trans -PUFA MUFA n-3 PUFA n-6 PUFA B G B G B G B G B G B G Children aged 4-10 years Cereals & cereal products 23 22 23 22 33 32 19 20 17 16 23 22 Milk & milk products 18 18 27 27 18 20 13 16 5 Ŕ 3 3 Fat spreads 9 10 8 8 12 13 8 8 7 7 18 18 Meat & meat products 17 17 15 15 14 14 22 20 15 15 16 16 Fish & fish dishes 2 2 1 1 2 2 2 2 5 7 3 3 Potatoes & savoury snacks 18 18 13 13 9 8 21 21 33 35 26 27 Children aged 1 1-18 years Cereals & cereal products 22 21 21 21 27 38 19 22 18 16 22 21 Milk & milk products 1 3 13 21 20 14 15 10 1 1 4 4 2 2 Fat spreads 9 9 7 8 12 13 8 7 6 6 15 15 Meat & meat products 22 19 21 18 19 16 2c 20' 17 15 18 16 Fish & fish dishes 2 2 1 1 1 1 2 1 5 5 2 2 Potatoes & savoury snacks 18 21 13 16 II 12 21 23 35 40 27 31 Source: Gregory & Lowe (2000). B, boys; G, girls; MUFAP mono unsaturated fatty acid; PUFA polyunsaturated fatty acid; SFA, saturated fatty acid, Změny cholesterolu po působení různých typu MK c o 0.015 n 0.01 A 0.005 A 0 tf -0.005 A g -0.01 c Ü -0.015 - -0.02 A -0.025 J MUFAs SFAs D HDL Cholesterol d LDL Cholesterol Figure 9 Change in the concentration of HDL- and LDL cholesterol when I % energy as carbohydrate is replaced by that of n-6 PUFAs, MUFAs or SFAs (Clarke et al. 1997). HDL, high density lipoprotein; LDL, low density lipoprotein; M U FA, monou n saturated fatty acid; PUFAf polyunsaturated fatty acid; SFA, saturated fatty acid. Key points: Unsaturated fatty acids and cardiovascular disease * CVD, characterised by hardening and narrowing of blood vessels and/or the development of blood clots, is one of the leading causes of mortality and morbidity worldwide* * The precise mechanisms by which unsaturated fatty acids reduce CVD risk are as yet unclean Numerous mechanisms whereby dietary fatty acids could influence the progression of CVD and its risk factors have been identified. These include effects on blood lipid levels, blood pressure, inflammatory response, arrhythmia and endothelial function, along with many other effects, both known and as yet undefined. * An elevated plasma LDL cholesterol concentration is a well-established risk factor for CVD+ Replacing SFAs by either MUFAs or n-6 PUFAs reduces LDL cholesterol, thus reducing the risk of CVD+ Unsaturated fatty acids, such as LA or MUFAs, also raise HDL cholesterol, which assists in the removal of TAGs from the bloodstream. So it is prudent to replace SFAs with a mix of n-6 PUFAs and MUFAs in order to ensure that an appropriate balance of fatty acids is consumed. * There is strong supportive, but not yet conclusive evidence that long chain r/-3 PUFAs found in fish oils protect against fatal heart disease, and population-wide dietary recommendations have been made to support this. * Evidence is mounting on the role that the n-3 PUFA ALNA may play in preventing the progression of CVD, although it is currently unclear what, if any, association exists between ALNA intake and CVD risk. Key points: Unsaturated fatty acids and diabetes * Fatty acids have an effect on a number of different metabolic pathways? including those involved with glycaemic control* * Dietary recommendations for individuals with diabetes are to consume a low saturated fat diet because of the increased risk of developing CVD on diets high in SFAs+ * High-MUFA diets have been associated with improvements in glycaemic control* However* currently there is insufficient evidence to make dietary recommendations* Table 14 European Recommendations of the Diabetes Nutrition Diabetes Study Group related to dietary fat Saturated and trans-unsaturated fatty acids should provide under 10% total daily energy A lower intake (/-3 PUFAs and MUFAs, may be associated with a reduced risk of developing certain cancers, including cancers of the colon, breast and prostate. • However, the level of evidence is not deemed sufficient by authoritative bodies, such as the WCRF, WHO and the Department of Health, to make any specific dietary recommendations on individual fatty acids and cancer risk. • Instead, it is prudent to eat a healthy balanced diet that contains plenty of fruit, vegetables and high-fibre, starchy foods, and to try to keep to a healthy weight. Key points: Unsaturated fatty acids in fetal and infant development • It is important that pregnant women have an adequate supply of the long chain J/-3 PUFAs before and throughout pregnancy to support normal growth, neurological development and cognitive function of the growing fetus. As n-6 PUFAs are more abundant in the diet, achieving an adequate intake is less problematic* • The PUFA status of the infant is highly correlated with that of the mother. • Increasing fish consumption beyond two servings of oil-rich fish per week or relying on fish oil supplementation is not appropriate during pregnancy due to the potential problems associated with heavy metal contamination of fish, or the high vitamin A levels in some fish oil supplements. • The increased requirements for DHA and A A during pregnancy and lactation will not be met solely by endogenous synthesis from ALNA and LA; dietary supply is also important. • Breastmilk is a source of DHA and AA? and P UFA-supp lernen ted infant formulas are now available. • It is possible that the EFA status of the baby may affect visual acuity and cognitive performance during infancy. Poznávací funkce a chování Key points: Unsaturated fatty acids and cognitive function and behaviour * Brain cells are especially rich in the long chain PUFAs DHA (n-3) and AA (rc-6)* This has led to the suggestion that dietary status of these long chain fatty acids might influence cognitive function and behaviour* * Research in this field is still in its early stage s, but there is a small amount of evidence to show improvements in cognitive function following fatty acid supplementation* * It has been suggested that plasma concentrations of individual or combinations of fatty acids may reflect the incidence of certain mental disorders* The relevance of this still needs to be confirmed* * Larger-scale, well-de signed studies are required to confirm whether there really is a significant improvement in behaviour when the diet is modified* Key points: Unsaturated fatty acids and public health • There is no legal requirement to include information about either total fat or the types of fatty acids on a food la bek However, if information is provided, legislation determines the format to be used* • There is currently no specific legislation to control the use of health claims relating to the fatty acid content of foods. However, an EU Directive is expected imminently which will formally set down the criteria that a product will have to meet in order to make any nutrition or health claim. • The UK recommendations on fat intakes are in line with those around the world. However, as a population, we need to increase our consumption of long chain ;í-3 PUFAs and decrease SFA intakes. • Food technologists are looking at ways in which the fatty acid profile of a food can be modified in order to bring dietary improvements without requiring a major change in dietary habits. • Public health messages surrounding the optimum intakes of fatty acids must be clear and consistent to ensure that favourable change in the fatty acid profile of the UK diet occurs. Table 16 Dietary guidelines relating to daily fat consumption (% of energy) USA and Canada Europe (EURODIET) FAOAA/HO UK Fat n-3 PUFA n-6 PUFA 20-35 <30 0.6-1.2 200 mg DHA/EPA; 2 g ALNA 5-10 4-8 35 LA: ALNA = 5:1-10:1 4-10 <35 >0.2 (450 mg DHA/EPA) >l Source: DH (1991); FAO (1994); FNB (2005); Kafetos & Codrington (1999); SACN/COT (2004). ALNA, ct-linolenic acid; DHA docosahexaenoic acid; EPA, eicosapentaenoic acid; LA, linoleic acid; PUFA, polyunsaturated fatty acid. 6 mo-old infant (adequate) IZZI □ 18:3n-3 ■ DHA 6 mo-old infant (optimal) 1----■ Adult females —n Adult males i ■ Pregnant women 1 —■ Lactating women l l l Elderly ZZI 0.0 0.2 0.4 0,6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2,0 2,2 2.4 2,6 g/day Figure 3. Recommended dietary intakes for n-3 fatty acids (g*day l) throughout life. ELSEVIER Available online at www.scienoedifiect.wjm ScienceDirect Clmica Owmica Acla J'?J {20GŔ) 1 --R ww w.ilüv Kí.úňaťLl^úaftttd iíithbfi Invited critical review Omcga-3 fatty acid effects on biochemical indices following cancer surgery Sebaslüm N. Slehr, Axel R. Heller * DqMť^frttfAttejAĚaSůfrsyaudífTltxT.uviz Cam MaHnm, F/m'wirvj'JV Ha.w/růal Carl Gvxkiv Canr.w, Dm.'ilefT. Carnuury Recti vtd 15 January 2(Ktt; ttttivid i*i iiviüd ftwan 23 Ajwil 2fKK>: aůtipfcd 2ŕ> Ajwil 2ůůti Availabk íwilku; lŕ May 2íKtt Atwtröd Epidémiu Lg jjica L studies have indicated that a hi ľ h intake of saturated tat anďor animal tat increases the risk d ľ colon and breast cancer. Laboratory and clinical investigations have shown a reduced risk of ccLon carcinouenesis aňer alimentation with omej^a-3 fatty at ids, as fcound in fish oil. Mechanisms aLcountinu, for these anti-tumor effects are reduced Levels uf FGEz and inducible NO synthase as well as an increased lipid peroxidation, or translation inhibition with subsequent cell cycle arrest. Further, cime^a-3 eicosapentae™ ic acid is capable of" do wn-neuu latiny the production and effect of a number of mediator «f cachexia, uxh as LL-L. IL-ŕ, TN fc1'-alp ha and nnjtajlyEÍí^bdix-Ľnjj| (actor, h patients with advanced cancer, it is possible to increase energy and protein intake via an enteral or parenteral route, but this seems to have little impact on progressive weiuhl Luss. Vish oil administration improved patients conditions in cancer cachexia and during radio- and chemo therapy. In patients undergo inu. tumor resection surgery we observed impjovement of liver and pancreas biochemical indices when ome^a-Í Ěatty acids were administered. J his paper is a jeview of recent developments in the fLeld of nutrition in cancer patients with emphasis on the acute phase response folic wing cancer sunaerv and the beneficial aspects of fish oil administratis. Omega 6 Linoleic acid I Arachidonic acid Omega 3 ot linolenic acid I Eicosapentanoic acid Cyclo-oxygenase Lipoxygenase I Omega 6 derived eicosanoids 2 series prostanoids 4 series leukotrienes TXA2.PGE2,PGI2 LTB41TC4-LTE4 Pro-inflammatory I Omega 3 derived eicosanoids 3 series prostanoids 5 series leukotrienes TXA3,PGE3,PG LTBg,LTCg-LTE5 Anti-inflammatory Fig 4 Synthesis of eicosanoids Írom omega 6 and omega 3 fatty acids. Arachidonic acid and eicosapentanoic acid compete for the cyclo-oxygenase and lipoxygenase enzymes for conversion into eicosanoids. Those derived from arachidonic acid are pro-inflammatory and pro-aggregatory, whereas those derived from omega 3 fatty acids are anti-inflammatory and inhibit platelet aggregation Table 2 Content of omega 3 fatty acids of selected fish and seafood (adapted from the guidelines of the American Heart Association23) EPA+DHA content (g) Amount of fish (in g) per 1QQ g serving of required to provide 1 fish (edible portion) EPA+DHA Tuna (fresh) tuňák 0.28-1.51 66-357 Atlantic salmon losos 1.28-2.15 42.5-70.9 Mackerel makrela 0.4-1.85 54-250 Atlantic herring sleď 2.01 50 Rain bow tro ut pstruh duhový 1.15 87 Sardines sardinka 1.15-2 50-87 Halibut platýz 0.47-1.18 35-213 Tuna (canned) 0.31 323 Cod treska 0.28 357 Haddock 0.24 417 Catfish sumec 0.18 556 Flounder or sole mořský ja zyko.49 204 Oyster ústřice 0.44 227 Shrimp krevety 0.32 313 Scallop mušle 0.2 500 Cod liver oil capsule tr. játra 0.19 5 0 maco r (P ran ova) 0.85 1 EPA=eicosapentanoic acid. DHA=docosahexanoic acid. Omega 3 content varies markedly depending on species, season, diet, and packaging and cooking methods, and the figures above are theretore rough estimates. Additional educational resources Websites www.naLusda.gov/fnic/foodcomp/—USDA Nutrient Data Laboratory, a database with online search function to find the omega 3 content of various foods Vt^wfoodstandards.gov.uL/multimedia/pdfs/fsis40_2003,pdf—Food Standards Agency UK, provides data on mercury content of various fish and advice on safe consumption for pregnant women and women of childbearing potential. Reviews H u FE, Willett WC. Optimal diets for the prevention of coronary heart diseaseJAAM 2002;288:2560-78 Calder PC, Grimble R K Polyunsaturated fatty acids, inflammation and immunity. Eur J ClinNutr 2002;56(suppl 3):S14-9+ Davis BQ Ki is-Klherton PM+Achieving optimal essential fatty acid status in vegetarians: current knowledge and practical implications. Am J ClinNutr 2003;78(suppl 3):S640-6. American Journal of Clinical Nutrition 2000;7 l(suppl 1)—dedicated to fish oils and omega 3 fatty acids, Twenty articles covering a range of subjects from current intake and biological actions through to effects on a wide range of medical conditions. For patients Omega 3 Information Service. A wealth of well balanced information about omega 3 fatty acids; including (heir effects on medical conditions apart from coronaíy heart disease (www.omega-3inlo.conv) British Nutrition Foundation. Charitable organisation promoting healthy eating through impartial interpretation of nutritional knowledge and advice (wwwnutritiono rg.u k/) Vše, co chcete vědět o lipidech http://www.cyberlipid.org/ htto ://www.fatsoflife.com/ Tuky z potravy ovlivňují počátek a rozvoj řady onemocnění včetně nádorových. Existují v zásadě dvě úrovně ovlivnění: změny složení mastných kyselin (MK) v buněčných membránách přímá kontrola procesů v jádře na úrovni transkripce genů n-3 a n-6 PUFA jsou metabolicky i funkčně odlišné. Jejich rovnováha je důležitá pro homeostázu a normální vývoj. Zatímco proteiny jsou geneticky determinovány, složení buněčné membrány s ohledem na PUFAs je z velké části závislé na příjmu z potravy. Protože obsah MK v tucích z potravy je určující pro složení MK v membráně, je řada buněčných funkcí jako je aktivita membránových enzymů a přenašečů, vazba hormonů, mechanismy signálové transdukce atd. závislá na tucích přijímaných potravou. n-3 a n-6 PUFA mohou účinně a přímo řídit transkripci specifických genů (např. geny kódující lipogenní proteiny, delta desaturázy atd.). Tak může příznivý a nepříznivý účinek tuků na různé choroby zahrnovat kombinaci interaktivních regulačních mechanismů: akutní, rychlá a přímá regulace exprese genů dlouhodobá adaptivní modulace složení membrán, která může přímo ovlivnit příjem a přenos signálů hormonů, cytokinů, produkci eikosanoidů apod. Během průmyslové revoluce se drasticky poměr n-6:n-3 PUFA. V tzv. západní dietě je dnes místo 1:1 až 10-25:1. GENOMICS + PROTEOMICS = CYTOMICS LIPIDOMICS vědecké směry od mapování vnitřního spektra lipidů v biologických systémech k popisu funkce a metabolismu jednotlivých lipidů. Intrinsic fectors body composition tissue turnover metabolic rate (at rest) age human genotype health status reproductive status diurnal cycle Metabolic status Extrinsic factors nutrients non-nutrients drugs physical activity microbiome mental status Figure 3 Intrinsic and extrinsic factors that affect the metabolic status of the human. The status of these can be measurGd using metabolomics. Goodacre R., J Nutr. SuppL, 2007 Gene-Nutrient Imbalance Energy expenditure Energy intake Physicaí activity Whole grains Fruits Vegetables Soy protein Genetic Susceptibility (Polymorphisms) Figure 4. Certain genetic polymorphisms can shift the balance of energy intake and energy expenditure and thereby influence bioenergetics and obesity. Higher energy intakes, a low polyunsaturated-to-saturated fat ratio, insulin resistance, and a sedentary lifestyle leading to obesity are risk factors for chronic diseases, such as heart disease, diabetes, and cancer, depicted when the scale is sloping downward. The right side of the scale portrays lifestyle including physical activity and a diet rich in whole grains, fruits, vegetables, and soy protein, which are associated with less risk for obesity and chronic disease. Gene-nutrient imbalances may explain the morbidity and mortality associated with obesity. Trujillo E., J Amer Diet Assoc, 106, 2006 n-3 (omega-3) VNMK ► n-3 VNMK jsou esenciální a nemohou být syntetizovány organizmem, jsou tedy získávány s potravou ► n-3 VNMK z potravy jsou inkorporovány do buněčných membrán všech tkání. Rozsah inkorporace závisí na příjmu potravou ► Obohacení membrán n-3 VNMK může modulovat funkce membránových proteinů, buněčné signálování a genovou expresi ► Konzumace doporučeného množství n-3 VNMK může vést ke zlepšení celkového zdravotního stavu populace PREVENCE Epidemiologické studie - snížená incidence nádorů (kolonu) v populacích konzumujících velké množství cjü-3 VNMK z mořské stravy Experimentální studie • (jo-3 VNMK inhibují karcinogeny-indukovanou karcinogenezi • redukují růst transplantovaných nádorů u laboratorních zvířat • snižují proliferaci a indukují apoptózu u nádorových buněk kolonu in vitro. Klinické studie - EPA a DHA inhibují proliferaci epiteliálních buněk kolonu u pacientů s adenomy a vysokým rizikem nádorového onemocnění TERAPIE Při chirurgických zákrocích predoperační perorální nebo pooperační enterální či parenterální dieta s co-3 VNMK zlepšuje postoperační zánětlivou a imunitní odpověď a snižuje infekci. Dieta s o)-3 VNMK zlepšuje nádorovou kachexii a kvalitu života Kombinace se štandartní terapií (chemoterapie, záření) • dieta s co-3 VNMK netoxický způsob zvýšení účinků terapie • samotné použití o)-3 VNMK užitečný přístup, jestliže je vyloučena toxická štandartní terapie. Prokázány změny ve složení a metabolismu lipidů!!!! ► v plazmě nádorových pacientů ► v nádorové tkáni a buňkách ve srovnání s nenádorovými Zejména snížení obsahu u)-3 VNMK (DHA) ve srovnání s co-6 (kys. linolová a arachidonová) Integrovaný pohled na komplexní lipidové interakce, které určují výsledný tzv. LIPIDOM - lipidový profil jednotlivce. S protekcí určitých typů nádorů (např. prsu) spojen složený indikátor kombinující zvýšené mononenasycene MK a nízký poměr omega6/omega 3. Tento lipidom by se mohl stát templatem pro detekci rizika nádorů prsu ve vztahu k dietě. (Bougnoux P. et al, Diet, Cancer and Lipidome Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 15, 2006) SIGNAL (např. cytokiny)! Biofyzikálni vlastnosti membrán Lipidový metabolismus Aktivace fosfolipáz Uvolňování a metabolizaceAA eikosanoidy Transdukce signálů (kinázy, fosfatázy) Aktivace membrán, i vnitrobun. receptoru - tr. faktorů Exprese proteinů Exprese genů - mRNA Složky lipidového metabolismu v buněčných signalizacích Mediatory a modulátory signální kaskáda membránové fosfolipidy PKC, ERK, p38 PI3K/Akt PUFA n-3PUFA I LNA. DHA lipidová peroxidace y f it r- ROS I eikosanoidy dace I j _L \ \ n-6 PUFA LA, AA kyselina arachidonová Změny cytokinetiky Mimobuněčné podněty (cytokiny, hormony, polutanty, záření) MOLEKULÁRNÍ MECHANISMY působení w-3 VNMK 1 ► změny vlastností buněčných membrán (fluidita, lipidové rafty) ► suprese biosyntézy eikosanoidů odvozených od AA- změna imunitní odpovědi a modulace zánětu, proliferace, apoptózy, tvorby metastáz a angiogeneze ► ovlivnění signálové transdukce, aktivity transkripčních faktorů (NFkB, PPARy) a genové exprese - změny metabolismu, buněčného růstu a diferenciace ► změny metabolismu estrogenů - redukce estrogeny stimulovaného růstu ► zvýšená nebo snížená produkce volných radikálů (kyslíku, dusíku) ► mechanismy zahrnující citlivost k insulinu Mechanismy potenciálních chemopreventivních účinků n-3 PUFAs ► mechanismy zahrnující změny biofyzikálních vlastností membrán (fluidita, rozložení lipidů, membránový potenciál atd ► suprese biosyntézy eikosanoidů odvozených od kys. arachidonové, což má za následek změněnou imunitní odpove'd, modulaci zánětu, buněčné proliferace, diferenciace, apoptózy, tvorby metastáz a angiogeneze ► ovlivnění aktivity transkripčních faktorů, exprese genů a signálové transdukce vedoucí ke změnám v metabolismu, růstu a diferenciaci ► změněný metabolismus estrogenů vedoucí k redukci estrogeny stimulovaného růstu buněk ► zvýšení nebo snížení tvorby volných radikálů a reaktivních metabolitů kyslíku ► mechanismy zahrnující citlivost k inzulínu membrane bilayer ^íífřlWP! mm-0-11111 DG LA oo Phospholipase A2 Prostaglandins Leukotrienes and series 1 Lipoxins series 4 Eicosanoids series 2 Eicosanoids series 3 Leukotrienes and Lipoxins series 5 i r 7 5-Ĺ OX l 9-HODE n-6 PUFAs Dietary LA -------------- IA i- n-3 PUFAs Dietary u-LNA w Dietary GLA ■—* GLA 13-HODE I + ISeries P6sr TXs *— - DGLA A5-Desaturase Etongasa ít-LNA -i 18:4n-3 -I 20:4n-3 Dietary AA +— A3ües3tufdse -* Membrane Phospholipids AA*. J. PLA, Dietary EPA Dietary DHA PLA, + EPA z DHA 1 j COXs j 15-LOX | 12-LOX 5-LOX J í 5-LOX 12-LOX | 15-LGX | COXs ? PGG2 15-HPETE 12-HPETE 5-HPETE 5-HPĚPE 12-HPEPE 15-HPEPE PGGa I \ / \ I \ I I 1 PGD2 " PGHj -^PGIi 15-HETE 12-HETE S-HETE LTA, LTAi 5-HEPE 12-HEPE 15-HEPE PGl3 + PGH3 —* PGD3 TXAa Lipox ins 4 \ 4 \ Lipoxins TXA« PGF^ PGE3 | LTC4 LTB4 LTBE LTCE 1 I5d- PGJ2 PGEj PGF2n TXB, LTD, LTE, J LTDS j LTE5 TXB, FIGURE 1. Overview of the metabolism of n—6 and n— 3 polyunsaturated fatty acids {PUFAs) into eicosanoids involved in inflammation and carcinogenesis. The names of these eicosanoids are shown in bold. LA Jinoleic acid (18:2n—ů); tz-LN A, a-linolenic acid (18:3n—3); GLA, 7^1inolenicacidrl8:3n—6); IXJl.A, dihomo-7-linolcnic acid (20:3n-ó); AA, arachidonic acid (20:4n-6); EPA, eicosapentaenoic acid (20:5n-3); DHA, docosahexaenoic acid (22: 6n—3); PLA2, phospholipase A2; [.OX, lipoxygenase; COXs, eye i o oxygenases (COX-1 and COX-2); 15-H1-T!:, 15(S)-hydroxyeicosaterraenoic acid; 12-HETE, 12-hydroxyeicosatetraenoic acid; 5-HETE, 5-hydroxyeicosatetraenoic acid; HERE, hydroxyeicosapentaenoiu acid; UPl-Tl:, hydroperoxyeicosa-tetraenoic acid; HPEPE, hy dr oper o xy eicosapentaenoic acid; LT, leukotriene; HODE, hydroxyoctadecadienoic acid; PG, prostaglandin; "IX thromboxane. Epidemiologické, klinické a laboratorní studie poukazují na důležitost množství a druhu konzumovaných tuků v etiologii a přežívání některých druhů nádorů (zvláště prsu, kolonu a prostaty). Zatímco nasycené mastné kyseliny mohou stimulovat iniciaci karcinogeneze, nenasycené mastné kyseliny mohou působit v promoční a progresivní fázi v dávkové závislosti. Epidemiologické studie předpokládají, že nízkotuková dieta v kombinaci s nenasyc. MK n-3:n-6 je 1:1 souvisí s nižší mortalitou nádoru prsu a kolonu. Některé tuky, zvláště s obsahem mononenasycených MK nebo n-3 MK nemají promoční účinky, i když jejich obsah v potravě je vysoký. Modely nádorů na zvířatech - indukované karcinogény nebo transplantované nádory. Výsledky ukazují, že n-3 MK snižují výskyt nádorů a snižují rychlost jejich růstu i velikost. Naopak u n-6 MK byl prokázán podpůrný účinek na tvorbu a vývoj nádorů. n-3 MK v dietě snižují tvorbu PGE2 a zabraňují nebo zpožďují tvorbu transpl. nádorů u lab. zvířat. Ve studiích s buňkami lidského nádoru prsu na nahých myších měly myši krmené n-3 tukovou dietou méně plicních metastáz, snížený obsah estrogenu a prolaktinu v séru, méně PGE v nádoru a redukovanou konc. m-RNA pro c-myc onkogen v buňkách nádorové tkáně. 30 Y 25^ > tí ■Q "U its 50 J Or to ' i T J 1 0 J É U ml JJ l_ I 1 LA CLA AA DHA ALA DGLA EPA Účinky LA a OA na růst buněk nádoru prsu % i <3 45 4o r 35 30 X = 25 \ =1 20 h 15 h io h 5 h O ** O.OO 0P50 1,00 1 SO 2.00 2.50 Jig/ml Fig. I. The effects of LA {O) and OA (•) on growth of the MDA-MB-231 breast cancer cell line. The cells were counted after ň days. Culture was in scrum-free medium txňitaimng 1,25 m g/ml of delipidized BS A. and ihc I As were Lidded dissolved in eihanoi An equal volume t>f ethiinol was added to thť cunlrol wells. Points* mean values for triplicate weih; bars, SE« Statistically significant differences in cell numbers utirtipyrťd ^ Lili those in thť absence of FA addition are; *P<ÚJS9"P- EPA (•} und DHA fOj. Points* mean vaJues Tor triplicate «teils; Aars, SE. Cell number reduced ^nificaníh compared with control: "ŕ < 0í>5. "/*< 0.0 ľ BSA lOuM 50^M 100ŕiM B. 8000 J _ 6000 J VA íl * i J in -h 40001 Ŕl v)i -lllllllll Apoptoza buněk tlustého střeva HT-29 ovlivněných rybím olejem, olivovým olejem, linoleovou a olejovou kyselinou db AA (albumin AX */ physiological free concentration (^nanomolar) Coenzyme A ATP jyjfrnl m i g lipid AA-CoA remodeling A A in phospholipid pools lipid remodeling COOH Cytochrome P-450 * Epojryarachkkxvc Acid ArachkJtxilc Add OOH H ,0H \^\=/^^^^ \=A=/^\^ \=/\=/^^^ OOH COaH ! DUPETE ] LTA Synthase ÍHETE COOH / LTA Hydrolase / COOH COOH Lcukülr:cno KA \ Ghj lalhk>ne-S-(ra nslorase HO H ŕC5Hi, K OK Leukotriene B* COOH Fig. 1 Cyclooxygenase and lipoxygenase pathways of AA metabolism. Metabolites of eye I coxy genäse pathway are called prostaglandins G3 (PGG?). E2 (PGEř}p H, (PGHř)p D3 (PGDS), F^ (PGFift), thromboxane A3 (TXAj), malondialdehyde (MDA}P and prostacyclin {PGIS). Metabolites of the lipoxygenase pathway are called 12- and 5-hydroperoxyeicosatetraenoic acids (HPETEs), and their corresponding fatty acids (HETEs). Leukotriene A synthase (LTA synthase) generates the feukotrienes. Schéma přeměny kyseliny arachidonove a některé možnosti modulace jejího metabolismu MEMBRÁNOVÉ FOSFOLIPIDY INDOMETHACIN DICLOPHENAC ETYA KYSELINA ARACHIDONOVÁ CYKLOOXYGENAZY ^.. f SKF525A, 9-HE X PROSTAGLANDIN TROMBOXANY PROSTACYKLIN Y P450-MONOOXYGENAZY f EETs HETEs DIOLY vysvětlivky: ETYA = 5,8,11,14- kys.eicosatetraynoiková ESC = esculetin NDGA = kyselina nordihydroguaiarová FLAP = protein aktivující 5-lipoxygenázu 9-HE = 9-hydroxyellipticin HETEs = monohydroxykyseliny HPETEs= = hyd roperoxykyse liny EETs = = epoxykyseliny SKF525A = proadifen 12-LIPOXYGENAZA 5-LIPOXYGENAZA ŕ* iŕ+ 12-HETEs 12-HPETEs .EUKOTRIENY FLAP MK - 886 fl5-LIPOXYGENÁZAj Modulation of prostate cancer cell growth by arachidonic acid J 50 ■JiO 220-■Jli)4 - 200 - 190 -Ž iSO- ? 170 ^ ItJO = 150 L 140 L30 ISO no iOO +-™ so ! ----------------------í 1 ^^- ^H i^^H 3| ■U^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^'I^^^^M ^| fll "fll1 "m "■* ^B^^^^^^^^^^^^^^^^^~^^^^^^^^^^^^^^^^^ ' ""Í — — Li "^B^B™- _L^__ll_ II fll 1 ^b-IK---n y*3 10 ílu 30 4i 1 ji' Arichidanic jcsd uM' I k LU O LU U- j • O a. n ■6------- nig KONCENTRACE MASTNÝCH KYSELIN D.G.Cornwell and N.Morisaki, Free Radicals in Biology. Vol.6, 1984 1 ' ^ o LU ^r Q O ^r a. Ř — / -" LU LJ_ x-**"^ LU O -J ^r ^^^^ < O ^r ^^w^ Q 0Ĺ a. y \ o LU a. n-6 n-3 , n-9 KONCENTRACE MASTNÝCH KYSELIN D.G.Cornwell and N.Morisaki, Free Radicals in Biology. Vol.6, 1984 Cytotoxicita indulovaná EFA a její vztah k superoxidovým radikálům a produktům degradace hydroperoxidu Jt AA 100 -i ^^^ / / i < ^ EPA CT EPA fJ / / é DHA <5LA : 0 4 1 11 1 1 2 3 i j TBARM TUHOR/ TBARM NQN-TUMQfl ( # ) SUPEROXIDE TUMOR / SUPEROXIDE NQN-TUHQR C-Q" f F/g, 2. EFA-induced cytotoxicity and rfs relationship to superoxide radicals and hydroperoxide degradation products. Human breast turner (Zfl-75-TJ ceiis and non-tumongentc human shn fibroblasts (CCD-41 SK} were exposed to EFAs as described in Table J. Celt viability and hydroperoxide degradation products were determined 6 days after supplementation. Superoxide radicals were determined by nitrobtue tetraioiium reduciion 3 days after supplementation. Hydroperoxide degradation products were estimated by the amounts ot thiobarbituric acid reactive material expressed as matonaldehyde-equivalent (fmole/ cefi). ÚČINKY INHIBICE CYKL00XYGENAZ A LIPOXYGENAZ NA NÁDOROVÉ BUN. POPULACE Řada nádorů má změněný metabolismus nenasycených MK a produkuje zvýšené množství metabolitů AA, které indukují růst a invazivitu (epiteliální nádory - prsu, kolonu, plic, prostaty) • Frekvence exprese jednotlivých typů enzymů (COX1, COX2, 5-, 12-15- LOX, FLAP, P450) se liší podle typu a histologického stupně nádoru • Mitogenní a viabilitní faktory (EGF, HGF atd.) a prozánětlivé cytokiny (TNF-a, IL-1) indukují uvolňování AA a tvorbu eikosanoidů, které slouží jako přenašeče nebo modulátory signálů regulujících proliferaci a apoptózu • Nesteroidní antiflogistika (NSAID - aspirin, sulindac, indometacin, ibuprofen , Piroxicam) inhibují aktivitu COX a mají preventivní a terapeutické účinky na rozvoj nádorů, zejména kolonu - využití inhibitorů COX2 (inducibilní) • NSAID - snižují proliferaci a indukují apoptózu mechanismy závislými i nezásvislými na aktivitě COX • Účinky mohou být přímé nebo nepřímé - zprotředkované např. změnami aktivity imunitního systému • Inhibitory LOX (NDGA, esculetin, MK-886) inhibují proliferaci a indukují apoptózu řady nádorových linií • Produkty 5-LOX fungují jako „second messengers" řady růstových a viabilitních faktorů • Produkty 12-LOX se uplatňují v procesu invaze a tvorby metastáz - ovlivnění exprese proteáz, adhezívních molekul - využití inhibitorů Inhibitory 5-lipoxygenasy, ale ne 12-lipoxygenasy blokují růst stimulovaný kys. arachidonovou u nádorových buněk prostaty i i ? i = l i L ■K)n — F W -- ■—' ___, u} - ^E B— . 00 8 a -------- Tli 4ď- -------- ! a i -2C- ij') Ufl- AA AA \A JätA AA r> u.l 1 É 5 d?ťírt'd::ísf;3(aäeaä«aá "iiM AA ■ÍIOt Co.cic. :tf AAšfí'i j£L! Účinky různých metabolických inhibitorů na růstově stimulační účinky kys. arachidonové 250 •210 2O0 I9fl í 70 5 150 MU 130 120 110 too 30 liüsij is s S S S S S S HIHI ■um ■mu ■nm hie AA AA ,u AA AA AA 0 1 J 5 10 20 'ľqne. nf Ibuprofen luMI AA AA AA AA AA AA 0 i 2 S L0 20 Cone, of 5KF-525A f|i.U| "^íiO r7Ö- 240- 230- 2'20-'UQ- 'Ü0-I 190 ldO B B I j £ i 1 "■' 1*?<1 w UJO 1 :i>o - 9 m ! mil ■ m S B B : s Účinky inhibitorů syntézy eikosanoidů na růst buněk nádoru prsu v přítomnosti kys. linoleové o O "55 O 150n ■ • ■ t hihi ■ ■I Mll| 111 ■■>■«! 10 100 Drug concentration (ng/ml) Fig. 2. The effects of eicosanoid synthesis inhibitors in the presence of Hnoleic acid on cell growth, •: indomethacin; 0: pirox-icam; ":esculetin;a: nordihydroguaiaretic acid; *: p <0.05; **: p <0.01. c .2 ss L* o ü c Ô) c t5 E > sz H i ■ ■......l ^»>"'^^^^rmmf*—^^**wmi 1 10 100 Drug concentration (ng/ml) Fíg. J, The effects of eicosanoid synthesis inhibitors in the presence of Hnoleic acid on ^H-thymidine incorporation. •: indomethacin; o: piroxicam; ■: escuietin; ü: nordihydroguaiaretic acid; *p< 0.05;**: p < 0.01. Srovnání inhibičních účinků indometacinu, NDGA a esculetinu na buňky nádoru prsu Účinky indometacinu nebo piroxicamu na růst buněk nádoru prsu C3 O I 35 30 25 h 20 h 15 h 10 10 20 30 40 Inhibitor (y g/ml) Hr, 4t The effects of indumethacin (O) or piruxicam (▲) on MDA-MB-231 hr east cancer cell gruwih- The cells were cul lured for 6 days in scrum free medium containing 625 tig/ml of LA. /Vi'n/J, mean values Tor triplicate wells; row, SE. (VII iiLj[[ilier si^inHcEinth \c ss i h an control valu« "ľ< n."!. EFFECT OF DOCOSAHEXAENOIC ACID ALONE, OR IN COMBINATION WITH IRRADIATION, ON THE GROWTH OF Mia Pa Ca-2 CELLS a o c oj b. O CO .o < < O m 1200-1 1000 4 800 H 600 i 400 200 H NON-IRR IRR bef/sim IRR aft .001 CONCENTRATION (uM) Účinky esculetinu na kumulativní výskyt prsních nádorů u krys krmených nízko- a vysokotukovou dietou o E 5 O 100 -. 80 J 60 h 40 20 -"------1-------•" 2 i a 2 0 Weeks After Administration of DMBA Fig. 1. Effects of esculetin on the cumulative incidence of palpable mammary tumors in raty fed high-'or low-fat diet. O, high-fat; a, high-fat plus esculetin; •, low-fat; A, low-fat plus esculetin. Int. J. Cancer: 72? 587-591 (1997) © 1997 Wiley-Liss; Inc. Publication of the International Union Against Cancer Publication de ľllnion Internationale Contne le Cancer ADIPOSE FATTY ACIDS AND CANCERS OF THE BREAST PROSTATE AND COLON: AN ECOLOGICAL STUDY Nicole Bakker12. Pieter van't Veer1*, Peter L. Zock2 and the EURAMIC Study Group3 1Department of Epidemiolog}- and Public Health, Agricultural Uni versi ty-? Wageningen, The Netherlands -Deparmiem of Human Nutrition, Agricultural University, Wagenňigen, The Netherlands TABLE I - AVERAGE fatty acid composition of adipose tissue ASPIRATES IS" THEEURAMIC STUDY CENTRES1 Centre Number of Fatty acid (g/lGD g total fatty acids in the aspirate) females n-fi Total u-3 Fishn-3 Saturated ^äiSrated ň™J Helsinki Berlin Edinburgh Coleraine Sarpsborg Ziuich Mala ga Granada Moscow Zeist Jerus alem 5&— 95/55 41/— —199 921— 63/75 96/68 52/— 93.^ 52/61 57/— 10.4 117 12. 12. 13. 13. 14. 14.2 14.8 15_3 24.6 4 .9 .1 4 1 1.59 1.16 1 16 0.99 1.88 0.76 0.71 0.74 099 0.99 1.55 0.31 0.24 0.14 0.21 0.39 0.16 0.24 0.19 0.22 0.17 O.20 30.2 28.9 34.2 29.4 28.6 29.6 21.6 23.4 29.2 28.0 25.6 553 55.9 48 9 53.1 53.1 53.4 62.4 60 3 52.3 52.3 45 _3 1.20 1_12 1_92 1_79 1_83 L40 0_41 0_13 1_32 1_98 1_85 1 Adjusted for differences in laboratory methods and sex. FATTY ACIDS AND CANCER RISK IN EUROPE 589 80 n 60 ^- a o >. c o CD §40 Ö o 3=20 CC CO < breast, r=0.22 (95%CI=-0.44 to 0.73) &£ E* E 'E X V*-*- colonfr=0.24 (95%CI=-0.43 to 0.74) í prostate, r=-0.33Í (95%CI= -0+78 to 0,34) 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 n-6 fatty acids (g/100g fatty acids) Figure 1 -Relationships between age-standardised cancer-incidence rate and adipose ii-ó fatty acid status in 11 EURAMIC Study centies. Linear regression coefficients are +Q.E2 per 1 g/100 g fatty acids for breast cancer \M,-----)_ — 1.2 for prostate cancer ([x], ■■■) and +0.3 for colon cancer (w, —"). From left to right: Helsinki, Berlin, Coleraine, Edinburgh. Sarpsborg, Zmich. Granada, Malaga, Moscow, Z eist and Jenas alem. 100 n CO 1^ CO CD 5^ c O Q. O O O o o CD CC CD < 80 4 60 H 40 H 20 H o breast r=-0.76 95%CI=-0.93 to -0.29) prostate r=-0.26 (95%CI=-0.75 to 0-41) 5 colon r=-0.77 (95%CI=-0.94 to -0.31) *s--#-_ 40 45 50 55 60 65 cis-monounsaturated fatty acids (g/100g fatty acids) Figure 2 - Relationship* between age-standardised cancer-incidence rate and adipose rji-mono-unsaturated fatty acid status in 11 EURAMIC Study centres. Linear regression coefficients are —2.1 per 1 g/100 g fatty acids for breast cancer (■.-----), —0.8 for prostate cancer (jx], ■■■) and —0.7 for colon cancer (Ü. —). From left to light: Jerusalem, Coleraine, Moscow. Zeist, Sarpsborg. Zurich, Edinburgh, Helsinki. Berlin, Malaga and Granada. 80 n to o 140 H O O breast, r=0.89 {95%CI=0.62 to 0.97) K M Q) 320- C/} < 0 prostate, r=0.50 (95%CI=-0.15 to 0.85) ..........**E Z XI K ľ "I..—I— E •V colon, r=0.93 (95%CI=0.74 to 0.98) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 trans fatty acids (g/100g fatty acids) 1.8 2 Figure 3 -Relationships between age-standardised cancer-incidence rate and adipose trans fatty acid status in 11 EURAMIC Study centres. Linear regression coefficients are + 19.3 per 1 g/100 g fatty acids for breast cancer (■..-----), +11.0 for prostate cancer ([x|_ ■■■) and +6.6 for colon cancer (Ä. —). From left to right: Malaga, Granada, Berlin, Helsinki. Moscow, Zurich. Edinburgh, Sarpsborg, Jerusalem, Coleraine andZeist. OBEZITA A NÁDOROVÁ ONEMOCNĚNI Nadváha a obezita ♦ zvyšuje riziko vývoje některých nádorů ♦ U pacientů s nádory ♦ zvyšuje pravděpodobnost návratu onemocnění a horšího přežití ♦ zvyšuje riziko výskytu komplikací po operaci (hojení, edémy, kardiovaskulární onemocnění, diabetes) Statisticky významná souvislost zejména u pacientů s nádory prsu, kolonu a prostaty. Mechanismy: Zvýšená indukce estrogenu a testosteronu, insulinu, insuline-like růstového faktoru, leptinu a dalších cytokinů v tukové tkáni Snížení imunitních funkcí a rozdíly ve stravovacích návycích a fyzické aktivitě u obézních a neobézních pacientů. Doporučení snížení váhy a fyzická aktivita > O CD "5 Ü 5* 20 —i 19.5- 19 A 18.5 J 18 A 17.5 J 17 J 16.5 -J 16- 15.5 J 15- Before diagnosis After diagnosis P<.05 Surgery Surgery + radiation Treatment Surgery + chemotherapy Figure 3: Total Physical Activity Betöre and Atter Diagnosis by Primary Treatment—The Health, Eating. Activity. Lifestyle (HEAL) population-based cohort of stage 0-IIIA breast cancer patients (N = 1,185). £ ■o, Q. > 0> o E 30 -r 20 J «15-1 10 5 A Estrone Estradiol l T Plrend = .005 P trend = .002 T <22 22-25 25-27.5 27.5-30 Body mass index >30 Figure 5: Estrone and Estradiol Concenlrations According to Body Mass Index—The Health, Eating, Activity, Lifestyle (HEAL) pop u lat ion-based cohort of stage 0-1 IIA breast cancer patients (N = 505 postmenopausal cases). Figure 6: Free Estradiol Concentrations According to Body Mass Index— The Health, Eating, Activity, Lifestyle (HEAL) pop u lat ion-based cohort of stage £ 190 -i o ä 140 o c o E 90 P trend = .0001 <22 22-25 25-27.5 27.5-30 >30 Body mass index Figure 7: Testosterone Concentrations According to Body Mass Index— The Health, Eating, Activity, Lifestyle (HEAL) pop u lat ion-based cohort of stage 0-IIIA breast cancer patients (N = 505 postmenopausal cases). i i i i n <22 22-25 25-27.5 27.5-30 > 30 Body mass index Figure 8: Free Testosterone Concentrations According to Body Mass Index—The Health, Eating, Activity, Lifestyle (HEAL) population-based cohort of stage 0-IIIA breast cancer patients (N = 505 postmenopausal cases). E t* -\ 7 -A D) í Q. 6 H Ö> 5 A > o> 4 H a> 3 -\ c ■J o 2 -n E b 1 — o o-^ £ ■o, Q. > 0> o E 30 -r 20 J «15-1 10 5 A Estrone Estradiol l T Plrend = .005 P trend = .002 T <22 22-25 25-27.5 27.5-30 Body mass index >30 Figure 5: Estrone and Estradiol Concenlrations According to Body Mass Index—The Health, Eating, Activity, Lifestyle (HEAL) pop u lat ion-based cohort of stage 0-1 IIA breast cancer patients (N = 505 postmenopausal cases). £ 190 -i o ä 140 o c o E 90 P trend = .0001 <22 22-25 25-27.5 27.5-30 >30 Body mass index Figure 7: Testosterone Concentrations According to Body Mass Index— The Health, Eating, Activity, Lifestyle (HEAL) pop u lat ion-based cohort of stage 0-IIIA breast cancer patients (N = 505 postmenopausal cases). Q. "5 > c o E 8 7 6 5 4 3 2 1 O Ptrend = .0001 <22 i----------------1-----------------r 25-27.5 27.5-30 22-25 Body mass index 30 Figure 8: Free Testosterone Concentrations According to Body Mass Index—The Health, Eating, Activity, Lifestyle (HEAL) population-based cohort of stage 0-IIIA breast cancer patients (N = 505 postmenopausal cases). ŕ^f» ^■■i* ■ -;•-■. v • * - - - \ '4 ■iťír.rj^v> -' 1 ■-V ^' ■-■■ --ŕ. «r i «* .V. i Mi ^ 1 •'•'r-'^l ■ Ě taofaafe 1 *ľ« JH - ^ŕ "?**?»&:*■ * ^j-ť" ■■ ■ J ■ •"■ WiSE.»3S ^^^^^■," ij■ ■ - ^^^■yf^w 'Iwfefrŕ í'-rl ^"'liíih&rfl iloř biku , ŔftNO ^ . ■*■■■ j. _rf r ■* ■ AS#^ -1 ' ' ^ 1*J AiofV'Hc>W^š|ov AVCR ^ ľ^^^BB ! T 1 r. &^*..;v?ŕ.:, ;*':■•« -T; ■■■■.. '■ t- i FACSCalibu Průtoková (flow) cytometrie: jedna z hlavních používaných metodologií of ciborcitory ytokinetics Institute of Biophysics, ßrno Academy of Sciences Czech Republic Komplexní povaha biologických systémů vyžaduje komplexní přístupy k jejich studiu organismální tkáňová studium na jednotlivých úrovních organizace systému ytokinetiky ftiofyzikälní ústav AVČA, ARNO experimentální základna REGULACE BUNĚČNÉ KINETIKY (PROLIFERACE, DIFERENCIACE A APOPTOZY) na úrovni 1 - molekulární 2 - buněčné 3 - systémové (organismus, populace, ekosystém) Hlavní oblasti výzkumu, ■ cfeborcitoř ytokinetiky niofyzikolní ústav I1VČH, ARNO jeho pojetí, organizace, struktura a výstupy r VÝZKUMNÉ CÍLE A OBLASTI PRAKTICKÉHO VYUZI ONKOGENEZE fáze: 1 INICIAČNÍ PODPŮRNÁ (INITIATION) (PROMOTION) POPULACE NORMÁLNÍCH (NETRANSFORMOVANÝCH) BUNĚK „cell signalling" (cytokiny vs. eikosanoidy) POPULACE ITRANSFORMOVANÝCH BUNĚK klinická data, imatifkó sinali/ PROGRESIVNÍ FÁZE (PROGRESSION) ■ ckborciloř ytokinetiky niofyzikólnf ústav AVČA, AANO Užití Výroba Výzkum Aplikovaný (cílený) Základní Snaha o naplnění cyklu a důsledky pro finanční zajištění fliofyzikólni úslov flVCIl, RRNO prežívaní zvírat 120 % 100 80 4- 60 -J- 40 20 Kontrola -------Dicloph 0.15 mg p<0,01 Dicloph 0.5 mg p<0,05 Ibuprof 0.5 mg —*—Ibuprof 0.15 mg p<0,01 Flurbiprof 0.5 mg Flurbiprof 0.15 mg p<0,05 x u ) 8 9 10 11 12 13 14 1i týdny s nádorem (G:5:113) PO TERAPII S INHIBITORY CYKLOOXYGENAZ ciborcitory ylekinelics Institute of Biophysics, ßrno Academy of Sciences Czech Republic 1 - A) Ibuprofen -~- ■ "■ I 0.9 . ---+- -Control (n=37) 0.8 x - Ibuprofen 0.5mg (n=20) U 0.7 - .......A..... ibuprofen 0.15mg (n=12) 0.6- 0.5- 0.4- 0.3 A 0.2 0.1 Or MS * ir^i-----------+----------h— 1 0.9 4 0.8 0.7 0.6 4 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 1 B) Flurbiprofen 1 0.9 a fVmfrnt In—*V7\ ^........... ooniroi ^n—of} 0.8- O flurbiprofen 0,5mg (n=10) / 0.7 - —O- flurbiprofen 0.15mg {n=21) / 0.6- 0.5 0.4- / / 0.3- / ß c 0.2 -0.1 oc wi__-ir$E: .......t_......-------1-----------1-----------1 weeks 5 6 weeks C) Diclofenac -*—Control (n=37) ~D—diclofenac 0,5mg (n=10) □ diclofenac 0.15mg (n=27) nesteroidnimi protizánětlivými látkami. Pět dní po injekci buněk G:5:113 byla zvířata ovlivněna COX inhibitory a každý týden byla stanovena velikost tumoru. A) Cell number B) Cell viability 600 8 500 400 300 200 100 105 100 X ft —I * * * Fňl * * diclofenac Ibuprofen flurbiprofen I Control D2,5nM U5\iM DlOj^M D20jaM diclofenac Ibuprofen flurbiprofen IControl D2.5^iM D5pM Ql0|aM D20(iM Nízké In vitro efekt nesteroidních protizánětlivých látek (inhibitorů COX) na proliferaci a viabilitu buněk G:5:113. Stanoveno po dvou dnech inkubace. « 1-2 i A) Tumor size i?n i B) Survival of mice t £.\J E o 1 0.8 —•— Control (n=20) l 100 i D NDGA(n=18) f / 1 ň Esculetin (n=20) / 80 * / A^A. 0.6 4 l 60 ^r ■* > / .O 0.4 0.2 3 40 20 —♦— Control D- NDGA 0.1 mg/day Vn OS i ft Mii^Miaí f] """'TT í -- n -A......esculetin 0.06 mg/day 12 3 4 5 6 weeks I 3 5 7 9 11 13 15 weeks Rust buněk G:5:113 in vivo v svnaenních mvších a přežívání mvší nesoucích tumor ovlivněných NDGA nebo esculetinem. Pět dní po injekci buněk G:5:113 byla zvířata ovlivněna LOX inhibitory a každý týden byla stanovena velikost tumoru, přežití zvířat bylo monitorováno každý den. Tumor size to O U. f 0.6 —♦— Control (n=20) 1 / 1 ŕ\ fľ Q-NDGA(n=20) I i 1 i * t 0.5 A Esculetín (n=19) ? f 0.4 r' ■ŕ / J 0.3 / A / 0,2 ■- < 0.1 0 E \ -r 4ľ ------------------ 5 6 weeks Studium tumorigenicity buněk G:5:113 in vitro ovlivněných NDGA a eskuletinem. Buňky byly ovlivněny 48 h inhibitory LOX, poté byly přeneseny s.c. do syngenních myší a bez další terapie byly ponechány do konce experimentu. Velikost tumorů byla stanovována týdně. 120 A) Cell number and viability 20 0 0 •cell number ■cell viability ** ** 2.5 10 20 30 50 jiMofNDGA B) Cell number and viability 120 2.5 10 20 30 50 jiM of esculetin Významný efekt (LOX inhibitoru) NDGA a esculetinu na in vitro proliferaci buněk G:5:113 po 48 hodinovém působení. 120 100 80 60 I E- 40 Oh W 20 f Q s ° Hl20 I a n 100 .-3 K 60 40 20 HS578T loo 50 n a illk ■—ESCUL u U937 loo 50 0 1 1*1 b] I -------ESCUL 1 L LJ 0Gy ^ IGy ■i 5Gy ------- NDGA ESCUL Figure 4, 3H-thymidine incorporation (% of nontreated control) in HS578T and U937 cells subjected to different treatment. The nonirradiated cells or cells irradiated with 1 or 5 Gy were cultivated in the presence of 25 ^mol/1 NDGA, 25 //mol/1 ESCUL (inserts 3 a, 6) or 50 jumol/1 ESCUL or without the agents (-------) for 72 h. Data are means ± S.E.M. for three independent experiments performed in six parallels. * p < 0.05; ** p < 0.01 significance of the interactive component Cancer Detection and Prevention Vol 24 No 4 2000 Number of cells (x 105) Proportion of cells in G0/G1 phase (%) I PRO: 0 [iM PRO: 10 jiM PRO: 15 uM FIGURE 5. Number of cells and proportion of cells in cell cycle phases as influenced by combined all-rrans-retinoic acid (ATRA) and proadifen (PRO) during the experimental 24- to 96-h period. The points represent the means of 3-8 independent experiments supplied with standard errors (error bars). DIETETICKÁ DOPORUČENÍ Zdraví a prevence chorob (nedostatek a nadbytek potravy, správná výživa) Terapeutické využití -nutriční farmakologie (adjuvantní terapie, „disease specific nutrition", nosiče léků Parenterální a enterální výživa r r v v VYZNÁM SLOŽENI TUKU V PARENTERALNIVYZIVE PACIENTU LCT - "long chain" triglyceridy - z rostlinných olejů s vysokým obsahem PUFA (důležitý poměr n-3 : n-6) - regulační funkce, mohou zyšovat nebo snižovat např. produkci TNFa (kachektin) - prozámčtlivý cytokin spojený s kachexií MCT - "short chain" triglyceridy - nasycené MK (6-12 uhlíků) - zdroj energie, působí proti supresi imunitních a fagocytárních funkcí u silně stresovaných pacientů. 1) Složení lipidových výživ ovlivňuie spektrum lipidů v plasmě i v buněčných membránách, přičemž metabolismus a obrat fosfolipidů v membránách transformovaných-nádorových buněk se zásadně liší od buněk netransformovaných- nenádorových. 2) Změny ve složení fosfolipidů membrán mění její vlastnosti (fluiditu, produkci volných reaktivních radikálů a biologicky aktivních metabolitů - eikosanoidů), což se dále odráží ve schopnosti příjmu a přenosu signálů důležitých regulačních molekul s Ol \/ • a r \/ \/ r o «■■■■irailK%^IK«lllll«CTK^Mm^ apoptóza a dále funkce buněk imunitního systému Předpokládá se, že tyto látky jsou schopny ovlivňovat aktivitu transkripčních faktorů, které se pak váží na klíčové elementy spojené se specifickými geny. 4) Změny membrán a růstových vlastnosti nádorových buněk po působení PUFA mohou modulovat jejich citlivost k různým terapeutickým zásahům. lÉMlirarillUlIKillliyAvAl IlIlIfiUI raiftiKtsiimmii klinice využívaných NSAID, mohou významným způsobem modulovat zmíněné procesy. Složení a využití lÍDÍdovvch emulzí Směsi přírodních olejů (sojový -LCT, kokosový - MCT), emulgované fosfolipidy (vaječný lecitin, sojové fosfolipidy), izotonizační přísada (glycerol) Tukové částice podobné chilomikronům Parenterální výživa - emulze součást tzv. „all-in-one" vaků Funkce - zdroj energie a esenciálních MK Na základě nových poznatků o regulační úloze lipidů využití Trendy budoucího vývoie v oblasti lipidových výživ ♦ řešení stability emulzí, zejména otázky oxidačních procesů a lipidové peroxidace. která je vážným problémem při podávání pacientům (zvláště novorozencům s ještě nevyvinutou antioxidační ochranou), změny vlastností lipidových emulzí v all-in-one vaku. S tím souvisí ♦ dodávání antioxidant - vitamínů, zejména tocopherolu (alpha) - otázky koncentrací (20-50 mg/l, ve vysokých konc. naopak prooxidační působení) ♦ snížení množství fvtosterolů (vedlejší účinky) olivový olej (kys. olejová, skvalen) ♦ vše směrováno na tzv. ..disease specific nutrition' ♦ nosiče pro léčiva (hypnotika, cytostatika)